EP2861892B1

EP2861892B1 - Procédé et dispositif de contrôle de la vitesse engagée d'une boîte de vitesses automatisée de véhicule, en fonction d'une accélération demandée par un système de contrôle de vitesse

Info

Publication number: EP2861892B1
Application number: EP13731405.0A
Authority: EP
Inventors: Thierry Hecketsweiler; Andreas Grill
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2033-06-11
Also published as: EP2861892A1; CN104395647B; WO2013190217A1; FR2992040A1; CN104395647A; FR2992040B1

Description

L'invention concerne les véhicules comportant un groupe motopropulseur à boîte de vitesses automatisée.
On entend ici par « boîte de vitesses automatisée » une boîte de vitesses dont le changement de vitesse peut être contrôlé automatiquement. Par conséquent, il pourra notamment s'agir d'une boîte automatique, d'une boîte de vitesses manuelle pilotée ou d'une boîte de vitesses à double embrayage (ou DCT).
Certains véhicules, éventuellement de type automobile, comportent un système de contrôle de vitesse assurant une fonction de régulateur de vitesse et/ou une fonction de limiteur de vitesse. Comme le sait l'homme de l'art, ce type de système est notamment chargé, une fois activé et programmé avec une consigne de vitesse par le conducteur d'un véhicule, de déterminer pour le groupe motopropulseur une valeur de couple qui est destinée à faire tendre la vitesse en cours du véhicule vers cette consigne de vitesse programmée.
Lorsque le véhicule comprend une boîte de vitesses automatisée, la vitesse qui est engagée au sein de cette dernière doit être choisie de façon automatisée afin que la vitesse du véhicule puisse tendre vers la consigne de vitesse programmée du système précité. Actuellement, ce choix se fait généralement en fonction de la vitesse en cours du véhicule, de l'écart de vitesse entre la consigne de vitesse programmée et la vitesse en cours du véhicule, et de la pente de la route, mais également de façon empirique au moyen de tables de correspondance calibrées afin de minimiser les rétrogradations non nécessaires. Ces dernières sont en fait généralement retardées en fonction de l'écart de vitesse précité, ce qui, dans la majorité des cas, ne permet ni d'assurer un niveau d'accélération minimum pour les fonctions assurées par le système de contrôle de vitesse, ni d'éviter une rétrogradation non nécessaire. Document DE 10 2009 019795 A1 montre le préamble des revendications 1 et 6.
L'invention a donc notamment pour but d améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un procédé, d'une part, dédié au contrôle d'une boîte de vitesses automatisée d'un véhicule muni d'un groupe motopropulseur et d'un système de contrôle de vitesse à consigne de vitesse programmable, et, d'autre part, consistant à déterminer la vitesse à engager dans la boîte de vitesses en fonction d'une accélération maximale du véhicule pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses, de la vitesse en cours du véhicule, d'une consigne de vitesse programmée du système, et d'une valeur d'accélération demandée par le système.
Ainsi, lorsque le système de contrôle de vitesse a été activé, on peut effectuer un pilotage robuste de la boite de vitesses automatisée qui permet de choisir la vitesse à engager qui est propre à assurer au minimum une accélération de confort et dans tous les cas un suivi permanent de la consigne de vitesse choisie par le conducteur.
Le procédé de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :

il peut comprendre une étape (i) consistant à déterminer l'accélération maximale du véhicule pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses en fonction de forces de résistance qui sont subies par le véhicule, et d'un couple maximal offert par le groupe motopropulseur ;
- ➢ dans l'étape (i) on peut déterminer les forces de résistance qui sont subies par le véhicule en fonction de la vitesse en cours du véhicule et du couple en cours qui est fourni par le groupe motopropulseur ;
  - les forces de résistance subies par le véhicule peuvent être égales à la somme d'un effort aérodynamique subi par le véhicule, d'un effort lié à la pente dé la voie sur laquelle circule le véhicule, et d'un effort de roulement du véhicule sur cette voie ;
il peut comprendre une étape (ii) consistant à déterminer une accélération de consigne en fonction de la valeur d'accélération demandée par le système, d'une accélération maximale de consigne, elle-même fonction au moins de l'accélération maximale du véhicule pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses ;
- ➢ dans l'étape (ii) on peut déterminer l'accélération maximale de consigne en fonction de l'accélération maximale du véhicule pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses et d'une accélération de confort du véhicule ;
  - dans l'étape (ii) on peut déterminer l'accélération de confort du véhicule en fonction de la vitesse en cours du véhicule et de la consigne de vitesse programmée du système ;
il peut comprendre une étape (iii) consistant à déterminer un couple de consigne, nécessaire au système pour satisfaire la valeur d'accélération qu'il a demandée, en fonction de l'accélération de consigne déterminée, puis à déterminer la vitesse à engager dans la boîte de vitesses en fonction de ce couple de consigne déterminé.

L'invention propose également un dispositif, d'une part, dédié au contrôle d'une boîte de vitesses automatisée d'un véhicule muni d'un groupe motopropulseur et d'un système de contrôle de vitesse à consigne de vitesse programmable, et, d'autre part, agencé pour déterminer la vitesse à engager dans la boîte de vitesses en fonction d'une accélération maximale du véhicule pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses, de la vitesse en cours du véhicule, d'une consigne de vitesse programmée du système, et d'une valeur d'accélération demandée par le système.
L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un groupe motopropulseur, une boîte de vitesses automatisée, un système de contrôle de vitesse à consigne de vitesse programmable, et un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels:

la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un véhicule comprenant un groupe motopropulseur, un superviseur de moteur, et un superviseur de boîte de vitesses équipé d'un dispositif de contrôle selon l'invention, et
la figure 2 illustre un exemple d'algorithme permettant la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle selon l'invention.

L'invention a pour but de proposer un procédé de contrôle, et le dispositif de contrôle D associé, destinés à permettre le contrôle de la vitesse engagée d'une boîte de vitesses BV automatisée d'un véhicule V disposant d'un système de contrôle de vitesse SC.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre comprenant un groupe motopropulseur GM à boîte de vitesses BV automatisée.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que la boîte de vitesses BV automatisée est une boîte automatique. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de boîte de vitesses automatisée. Elle concerne en effet tout type de boîte de vitesses dont le changement de vitesse peut être contrôlé automatiquement, et notamment les boîtes de vitesses manuelles pilotées et les boîtes de vitesses à double embrayage (ou DCT).
On a schématiquement représenté sur la figure 1 un véhicule V comprenant un groupe motopropulseur GM, un premier superviseur SM propre à superviser le fonctionnement de chaque moteur MT du groupe motopropulseur GM, un second superviseur SB propre à superviser le fonctionnement de la boîte de vitesses BV, un système de contrôle de vitesse SC, et un dispositif de contrôle D selon l'invention.
Le premier superviseur SM se présente par exemple sous la forme d'un calculateur (de préférence dédié). De même, le second superviseur SB se présente par exemple sous la forme d'un calculateur (de préférence dédié).
Dans l'exemple non limitatif illustré, le groupe motopropulseur GM comprend un moteur thermique MT, un arbre moteur AM, un embrayage EM et une boite de vitesses BV (automatisée).
On notera que l'invention n'est pas limitée à ce type de groupe motopropulseur GM. Elle concerne en effet également les groupes motopropulseurs de véhicule hybride, c'est-à-dire comportant un moteur thermique et au moins un moteur (ou une machine) électrique associé(e) à des moyens de stockage d'énergie électrique.
Classiquement, le moteur thermique MT comprend un vilebrequin (non représenté) qui est solidarisé fixement à l'arbre moteur AM afin d'entraîner ce dernier (AM) en rotation. Cet arbre moteur AM est couplé à un embrayage EM qui est lui-même couplé à un arbre d'entrée (ou primaire) AE de la boîte de vitesses BV afin de lui transmettre le couple moteur.
La boîte de vitesses BV (automatisée) comprend également un arbre de sortie AS qui est destiné à être couplé à son arbre d'entrée AE afin de recevoir le couple moteur pour le communiquer à un arbre de transmission AT auquel il est couplé et qui est couplé indirectement aux roues du véhicule V. L'arbre d'entrée AE et l'arbre de sortie AS comprennent chacun des pignons (non représentés) qui sont destinés à participer ensemble de façon sélective à la définition des différentes vitesses sélectionnables de la boîte de vitesses BV.
Le système de contrôle de vitesse SC est un régulateur de vitesse et/ou un limiteur de vitesse. Il est notamment chargé, lorsqu'il est activé par le conducteur du véhicule et qu'il a été programmé avec une consigne de vitesse C_V, de déterminer pour le groupe motopropulseur GM une valeur d'accélération A_CS en fonction de cette consigne de vitesse C_V et de la vitesse en cours V_V du véhicule V. On comprendra que chaque valeur d'accélération A_CS est déterminée de manière à faire tendre la vitesse en cours V_V du véhicule V vers la consigne de vitesse C_V programmée par le conducteur.
Ce système (de contrôle de vitesse) SC se présente par exemple sous la forme d'un calculateur (éventuellement dédié).
Comme indiqué précédemment, l'invention propose de mettre en oeuvre dans le véhicule V un procédé de contrôle destiné, lorsque le système (de contrôle de vitesse) SC est activé, à permettre un contrôle automatique de la vitesse engagée dans la boîte de vitesses BV de sorte que la consigne de vitesse C_v programmée soit respectée au mieux, tant pendant une phase de régulation à vitesse stabilisée que pendant une phase de modification de la consigne de vitesse C_V.
Un tel procédé peut être mis en oeuvre par le dispositif de contrôle D. Dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1, le dispositif de contrôle D fait partie du second superviseur (de boîte de vitesses) SB. Mais cela n'est pas obligatoire. Ce dispositif (de contrôle) D pourrait en effet être un équipement qui est couplé au second superviseur SB, directement ou indirectement. Par conséquent, le dispositif de contrôle D peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels.
Le procédé de contrôle, selon l'invention, consiste à déterminer la vitesse qui doit être engagée dans la boîte de vitesses BV en fonction d'une accélération maximale A_max du véhicule V pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses BV, de la vitesse en cours V_V du véhicule V, de la consigne de vitesse programmée C_V du système SC, et de la valeur d'accélération A_CS qui a été demandée par le système S activé.
L'accélération maximale A_max du véhicule V pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses BV peut se faire dans une première étape (i), par exemple en fonction de forces de résistance F_res qui sont subies par le véhicule V, et d'un couple maximal C_{GM max} qui est offert par le groupe motopropulseur GM.
Ce couple maximal C_{GM max} est celui qui peut être immédiatement fourni au niveau des roues par le groupe motopropulseur GM pour la vitesse en cours qui est engagée dans la boîte de vitesses BV.
On notera que les forces de résistance (ou efforts résistants) F_res peuvent être avantageusement déterminées au début de la première étape (i) en fonction de la vitesse en cours V_V du véhicule V et du couple en cours C_GM qui est fourni par le groupe motopropulseur GM à l'instant considéré. La vitesse en cours V_V et le couple en cours C_GM sont par exemple fournis au second superviseur SB par le premier superviseur SM. Mais ils pourraient également être fournis par l'ordinateur de bord du véhicule.
Par exemple, les forces de résistance F_res sont égales à la somme d'un effort aérodynamique F_{aérodynamique} subi par ledit véhicule V, d'un effort F_pente lié à la pente de la voie sur laquelle circule le véhicule V, et d'un effort de roulement F_roulement du véhicule V sur cette voie. Comme le sait l'homme de l'art, tous ces efforts sont déterminés à chaque instant par certains calculateurs du véhicule V (par exemple celui du moteur, notamment pour les estimateurs de pente pour pré-positionner les régulateurs) en fonction de la vitesse en cours V_V et du couple en cours C_GM.
La relation entre l'accélération maximale A_max, les forces de résistance F_res et le couple maximal C_{GM max} est donnée par le principe fondamentale de la dynamique : M.A _max = ∑forces,
où M est la masse du véhicule V et ∑forces est la somme des forces qui sont appliquées au véhicule V à l'instant considéré, laquelle est donnée par la relation : $\sum forces = \frac{C_{GM max}}{R} + F_{res},$
où R est le rayon des roues du véhicule V.
Au final on obtient donc : $A_{\max} = \frac{C_{GM \max}}{M . R} + \frac{F_{res}}{M} .$
De préférence, la détermination de la vitesse devant être engagée ne se fait pas directement en fonction de l'accélération maximale A_max et de la valeur d'accélération A_CS (qui a été demandée par le système S activé). En effet, il est préférable de déterminer préalablement une accélération de consigne Acons, dans une deuxième étape (ii), intermédiaire. Cette détermination peut, par exemple, se faire en fonction de la valeur d'accélération A_CS qui a été demandée par le système SC, et d'une accélération maximale de consigne A_{max cons}, qui représente le niveau d'accélération maximal disponible pour les fonctions de régulation/limitation de vitesse du système SC.
Cette accélération maximale de consigne A_{max cons} est par exemple calculée en fonction au moins de l'accélération maximale A_max du véhicule V pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses BV, ainsi que de préférence d'une accélération de confort A_conf du véhicule V. Cette accélération maximale de consigne A_{max cons} est par exemple la valeur maximale entre A_max et A_conf.
Lorsque le groupe motopropulseur GM peut assurer un niveau d'accélération qui est supérieur à l'accélération de confort A_conf, cela signifie que les fonctions de régulation/limitation de vitesse du système SC vont pouvoir profiter de ce niveau d'accélération.
L'accélération de confort A_conf peut, par exemple, être déterminée pendant la deuxième étape (ii) en fonction de la vitesse en cours V_V du véhicule V et de la consigne de vitesse programmée C_V du système SC, et plus précisément en fonction de la vitesse en cours V_V et de l'écart entre la consigne de vitesse CV et la vitesse en cours V_V. A cet effet, on peut par exemple utiliser une table de correspondance prédéfinie (et donc stockée dans le dispositif de contrôle D). On notera que cette accélération de confort A_conf doit correspondre à l'accélération limite au-delà de laquelle la prestation de suivi de la consigne de vitesse C_V n'est plus jugée acceptable.
L'accélération de consigne A_cons, qui est déterminée dans la deuxième étape (ii), correspond à l'accélération A_CS demandée par les fonctions de régulation/limitation de vitesse du système SC, et « saturée » par l'accélération max de consigne A_max cons afin d'assurer un bon pilotage de la vitesse engagée de la boite de vitesse BV. On notera que cette accélération de consigne A_cons peut aller au-delà de l'accélération maximale que peut offrir le véhicule V sur la vitesse engagée. Par conséquent, dans cette situation l'accélération A_CS demandée ne peut pas se faire sans rétrogradation.
La détermination de la vitesse devant être engagée se fait ensuite dans une troisième étape (iii). Par exemple, dans cette troisième étape (iii) on (le dispositif D) peut commencer par déterminer un couple de consigne C_cons qui est effectivement nécessaire au système SC pour satisfaire la valeur d'accélération A_CS qu'il a demandée, en fonction de l'accélération de consigne A_cons déterminée. On effectue donc, ici, la conversion de l'accélération de consigne A_cons déterminée en un couple de consigne C_cons.
On notera que ce couple de consigne C_cons est celui qui est nécessaire aux fonctions de régulation/limitation de vitesse du système SC pour piloter la boîte de vitesses BV.
Ensuite, dans cette troisième étape (iii), on (le dispositif D) peut déterminer la vitesse à engager dans la boîte de vitesses BV en fonction de ce couple de consigne C_cons déterminé. Pour ce faire, on (le dispositif D) peut comparer le couple de consigne C_cons déterminé aux différents couples aux roues qui sont effectivement réalisables sur les différentes vitesses de la boîte de vitesses BV, puis choisir celle qui est capable de réaliser la consigne de couple aux roues C_cons.
On a schématiquement illustré sur la figure 2 un exemple d'algorithme permettant la mise en oeuvre d'un procédé de contrôle selon l'invention, et reprenant toutes les trois étapes (i) à (iii) décrites ci-avant.
Une première étape (i) peut commencer par une première sous-étape 10 dans laquelle on (le dispositif D) estime les efforts résistants F_res en fonction de la vitesse en cours V_V du véhicule V et du couple en cours C_GM qui est fourni par le groupe motopropulseur GM à l'instant considéré.
Dans une deuxième sous-étape 20 de la première étape (i) on (le dispositif D) calcule l'accélération maximale A_max du véhicule V pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses BV en fonction des efforts résistants F_res et du couple maximal C_{GM max} qui est offert par le groupe motopropulseur GM.
Une deuxième étape (ii) peut commencer par une première sous-étape 30 dans laquelle on (le dispositif D) calcule une accélération de confort A_conf en fonction de la vitesse en cours V_v du véhicule V et de l'écart entre la consigne de vitesse CV et la vitesse en cours V_v.
Dans une deuxième sous-étape 40 de la deuxième étape (ii), on (le dispositif D) calcule une accélération maximale de consigne A_max cons en fonction de l'accélération maximale A_max du véhicule V pour la vitesse en cours engagée dans la boîte de vitesses BV, et de l'accélération de confort A_conf du véhicule V. Comme indiqué précédemment, cette accélération maximale de consigne A_{max cons} est par exemple la valeur maximale entre A_max et A_conf.
Dans une troisième sous-étape 50 de la deuxième étape (ii), on (le dispositif D) calcule une accélération de consigne A_cons en fonction de la valeur d'accélération A_CS qui a été demandée par le système SC et de l'accélération maximale de consigne A_{max cons.}
Une troisième étape (iii) peut commencer par une première sous-étape 60 dans laquelle on (le dispositif D) calcule un couple de consigne C_cons qui est effectivement nécessaire au système SC pour satisfaire la valeur d'accélération A_CS qu'il a demandée, en fonction de l'accélération de consigne A_cons déterminée.
Enfin, dans une deuxième sous-étape 70 de la troisième étape (iii), on (le dispositif D) choisit la vitesse à engager dans la boîte de vitesses BV en fonction du couple de consigne C_cons déterminé.
Grâce à l'invention, on peut désormais réaliser un pilotage robuste d'une boite de vitesses automatisée, couplée à un système de contrôle de vitesse, qui permet de choisir une vitesse à engager dans la boîte de vitesses propre à assurer au minimum une accélération de confort et dans tous les cas un suivi permanent de la consigne de vitesse choisie par le conducteur. Par ailleurs, l'invention concerne non seulement les situations dans lesquelles la régulation de vitesse s'effectue à une vitesse déjà stabilisée (ce qui permet d'éviter de rétrograder lorsque cela n'est pas nécessaire), mais également les situations dans lesquelles le conducteur décide d'augmenter la consigne de vitesse (ce qui permet d'assurer une accélération de confort qui correspond à l'accélération minimum nécessaire pour assurer une prestation correcte du suivi de la consigne de vitesse choisie par le conducteur).

Claims

Procédé de contrôle d'une boîte de vitesses (BV) automatisée d'un véhicule (V) muni d'un groupe motopropulseur (GM) et d'un système de contrôle de vitesse (SC) à consigne de vitesse programmable, ledit procédé consistant à déterminer une vitesse à engager dans ladite boîte de vitesses (BV) en fonction d'une accélération maximale dudit véhicule (V) pour une vitesse en cours engagée dans ladite boîte de vitesses (BV), d'une vitesse en cours dudit véhicule (V), d'une consigne de vitesse programmée dudit système (SC), et d'une valeur d'accélération demandée par ledit système (SC), ledit procédé comprenant une étape (ii) consistant à déterminer une accélération de consigne en fonction de ladite valeur d'accélération demandée par le système (SC), d'une accélération maximale de consigne, elle-même fonction de ladite accélération maximale du véhicule (V) pour la vitesse en cours engagée dans ladite boîte de vitesses (BV), et d'une accélération de confort dudit véhicule (V), ledit procédé étant caractérisé en ce que dans ladite étape (ii) on détermine ladite accélération de confort du véhicule (V) en fonction de ladite vitesse en cours du véhicule (V) et de ladite consigne de vitesse programmée du système (SC).
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (i) consistant à déterminer ladite accélération maximale du véhicule (V) pour la vitesse en cours engagée dans ladite boîte de vitesses (BV) en fonction de forces de résistance subies par ledit véhicule (V), et d'un couple maximal offert par ledit groupe motopropulseur (GM).
Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans ladite étape (i) on détermine lesdites forces de résistance subies par le véhicule (V) en fonction de ladite vitesse en cours du véhicule (V) et d'un couple en cours fourni par ledit groupe motopropulseur (GM).
Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites forces de résistance subies par le véhicule (V) sont égales à la somme d'un effort aérodynamique subi par ledit véhicule (V), d'un effort lié à la pente d'une voie sur laquelle circule ledit véhicule (V), et d'un effort de roulement dudit véhicule (V) sur ladite voie.
Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (iii) consistant à déterminer un couple de consigne, nécessaire audit système (SC) pour satisfaire ladite valeur d'accélération qu'il a demandée, en fonction de ladite accélération de consigne déterminée, puis à déterminer ladite vitesse à engager dans ladite boîte de vitesses (BV) en fonction dudit couple de consigne déterminé.
Dispositif (D) de contrôle d'une boîte de vitesses (BV) automatisée d'un véhicule (V) muni d'un groupe motopropulseur (GM) et d'un système de contrôle de vitesse (SC) à consigne de vitesse programmable, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens adaptés à mettre en oeuvre les étapes d'un procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes.
Véhicule (V) comprenant un groupe motopropulseur (GM), une boîte de vitesses (BV) automatisée et un système de contrôle de vitesse (SC) à consigne de vitesse programmable, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de contrôle (D) selon la revendication 6.